Главная страница
Навигация по странице:

  • Лекция № 3 Процессы тепло- и массообмена в устройствах для кондиционирования воздуха

  • Рис. III .1. Тепловлажностные процессы обработки воздуха на J

  • Первый случай

  • Второй

  • Скрытый

  • Лекция № 4 Процессы тепло- и влагообмена между воздухом и водой

  • Рис. III .5. Изменение во времени Рис. III .6. Изменение во времени Рис. III .7. Изменение во времни

  • Лекция 1. Лекция 1 Общие сведения о кондиционировании воздуха План Предмет курса


    Скачать 1.12 Mb.
    НазваниеЛекция 1 Общие сведения о кондиционировании воздуха План Предмет курса
    Дата02.04.2023
    Размер1.12 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаЛекция 1.doc
    ТипЛекция
    #1031409
    страница2 из 5
    1   2   3   4   5
    Раздел III Тепло- и влагообмен между воздухом и водой
    Лекция № 3 Процессы тепло- и массообмена в устройствах для

    кондиционирования воздуха
    План
    3.1. Основные положения

    3.2. Характерные случаи изменения состояния воздуха

    3.3. Уравнение теплообмена между воздухом и водой при непосредственном контакте
    3.1. Основные положения
    В СКВ широко применяются различные устройства, в которых воздух обрабатывается непосредственным контактом с водой. К таким устройствам относятся оросительные форсуночные камеры и орошаемые насадки. Они позволяют изменять параметры воздуха в широком диапазоне. В теплый период года воздух можно охлаждать и осушать, охлаждать при постоянном влагосодержании, охлаждать и увлажнять его. В холодный период года применяют изоэнтальпическое увлажнение, контактный нагрев и увлажнение воздуха.

    Процессы тепло- и массообмена в устройствах для кондиционирования воздуха зависят в основном от явлений теплопроводности, диффузии и конвекции. Лучистый теплообмен в связи с незначительным влиянием, как правило, не учитывается. Для переноса тепла и массы необходимо различие потенциалов в разных точках среды. В качестве характеристики потенциала для переноса тепла принята температура, для переноса массы (водяного пара) – парциальное давление водяных паров. Следовательно, разность температур отдельных точек среды определяет перенос тепла, а различие парциальных давлений – перенос массы. В общем случае изменения температур и парциальных давлений протекают различно как в пространстве, так и во времени. Для упрощения обычно принимают условие о стационарности процессов пе­реноса, т. е. постоянстве во времени потенциалов в различных точках системы и ограничении их изменения только одной пространственной координатой.

    При непосредственном контакте воздуха с капельками разбрызгиваемой воды или смоченной поверхностью различных насадок либо слоев изменение состояния воздуха будет зависеть от температуры воды.

    Если температура воды ниже температуры воздуха по мокрому термометру, но выше температуры точки росы, то температура воздуха, приходящего в соприкосновение с водой, будет понижаться. При этом вследствие испарения влаги влагосодержание воздуха будет увеличиваться, а энтальпия понижаться. Уменьшение энтальпии объясняется тем, что количество скрытого тепла, поступающего в воздух с водяными парами, будет меньше, чем количество явного тепла, отданного воздухом при контакте с водой на повышение температуры неиспарившейся воды.

    Если температура воды ниже температуры точки росы охлаждаемого воздуха, то воздух будет охлаждаться и осушаться.

    Если температура воды равна температуре точки росы воздуха не насыщенного водяными парами, будет происходить охлаждение без влагообмена, т. е. без выпадения конденсата или увлажнения воздуха. Это обусловлено отсутствием потенциала для переноса влаги, поскольку парциальные давления водяных паров в воздухе и в пограничном слое над поверхностью воды одинаковы. В I-d-диаграмме такой процесс обработки воздуха изображается прямой, направленной по ли­нии d = const.

    Если обрабатывать воздух рециркулируемой водой без охлаждения или подогрева последней, то вода вскоре приобретет постоянную температуру, равную температуре мокрого термометра, так как тепло, отданное воздухом, полностью расходуется на испарение воды. Пары воды, поступающие в воздух, возвращают ему это тепло, но только в скрытом виде. Процесс обработки воздуха идет при I = const.

    Таким образом, воздух понижает температуру, отдавая явное тепло при контакте с водой, и увлажняется. Энтальпия воздуха в этих процессах остается практически неизменной, поэтому такие процессы тепло- и влагообмена принято называть изоэнтальпическими (адиабатическими).
    3.2. Характерные случаи изменения состояния воздуха

    В практике процессы изменения состояния воздуха протекают при выделении или поглощении тепла и влаги.

    Пусть, например, воздух с начальным состоянием, характеризующимся точкой А с параметрами tА, А, dА, IА, требуется довести до состояния, характеризующегося точкой Б с параметрами tБ, Б, dБ, IБ.

    Р
    Рис. III.1. Тепловлажностные процессы обработки воздуха на J-d-диаграмме
    ассмотрим некоторые случаи изменения состояния воздуха (рис. III.1) .

    Первый случай. Воздух, характеризуемый точкой А, доводится до состояния, характеризуемого точкой Б. При этом воздухом поглощается одновременно тепло и влага, причем IБ > IА и dБ > dА. В этом случае направление искомого луча процесса будет характеризоваться отношением



    и соответствовать нагреванию и увлажнению воздуха. Второй случай. Начальное состояние воздуха характеризуется той же точкой А и теми же параметрами, а конечное состояние - точкой В с параметрами IВ=IА и dВ > dА.

    Так как процесс увлажнения воздуха проходит при постоянной энтальпии, то направление луча процесса


    и соответствует изоэнтальпическому увлажнению воздуха.

    Третий случай. Начальное состояние воздуха то же, а конечное состояние характеризуется точкой Г с параметрами IГ < IА и dГ = dА, т. е. процесс проходит при постоянном влагосодержании с направлением вниз будет от точки А, так как IА > IГ. Направление луча процесса в этом случае
    .

    Четвертый случай. Воздух (точка А) отдает тепло (IД < IА) и влагу (dД < dА), т. е. проходит процесс охлаждения и осушения воздуха. Направление луча процесса



    Так как приращения тепло- и влагосодержания имеют отрицательные значения, то направление луча процесса будет от точки А к точке Д.

    Пятый случай. Воздух (точка А) отдает влагу (dЕ < dА) при постоянной энтальпии (IЕ = IА = const), т. е. протекает процесс осушки воздуха при помощи абсорбентов. Направление луча процесса


    Но так как приращение влагосодержания будет отрицательным, то направление луча процесса будет от точки А к точке Е.

    Шестой случай. Воздух (точка А) подвергается нагреванию в калориферах при постоянном влагосодержании (dЖ = dА = const). Так как IЖ> IА, то направление луча процесса



    Так как приращение энтальпии положительное, то направление луча процесса будет вверх от точки А.

    Следовательно, лучи процессов  наглядно характеризуют тепловлажностные процессы, протекающие в кондиционируемом помещении или кондиционере.
    3.3. Уравнение теплообмена между воздухом и водой

    при непосредственном контакте
    В оросительных камерах кондиционеров, широко применяемых для охлаждения и осушения воздуха, при отсутствии теплообмена с окружающей средой должно существовать равенство между количеством тепла, отданным воздухом, и количеством тепла, воспринятым водой, т.е.
    (3.1)
    где Gк – количество воздуха, проходящее через оросительную камеру, кг / ч;

    Iн, Iк – начальная и конечная энтальпии воздуха, ккал / кг; W – количество воды, контактирующей с воздухом, кг / ч; с – массовая теплоемкость воды, равная 1 ккал / (кг°С); – конечная и начальная температуры воды, °С.

    Разделив обе части уравнения (3.1) на Gк, получим
    (3.2)

    Отношение W / Gк называется коэффициентом орошения и показывает, какое количество воды, разбрызгиваемой в оросительной камере, приходится на 1 кг воздуха, проходящего через камеру.

    Обозначив W / Gк через , и подставив в уравнение (3.2), получим
    (3.3)

    В общем случае полное количество тепла, обмененное между воздухом и водой и отнесенное к 1 м2 поверхности контакта в условиях оросительных камер кондиционеров,

    (3.4)
    где Qп - полное количество тепла, ккал / (м2ч); - количество явного тепла, ккал / (м2ч); - количество скрытого тепла, ккал / (м2ч).

    Явный теплообмен происходит при разности температур вследствие теплопроводности, конвекции и излучения. Воздух обладает малой теплопроводностью. Теплообмен излучением в кондиционерах также незначителен и в практических расчетах не учитывается. Поэтому под явным теплообменом, происходящим в кондиционерах, в дальнейшем будем понимать только тепло, переданное конвекцией.

    Скрытый теплообмен определяется теплотой парообразования и происходит в результате поглощения воздухом или выделения из него влаги вследствие разности парциальных давлений.

    Тепловой поток, т. е. количество тепла, переданное конвекцией,

    . (3.5)

    Поток влаги, т. е. количество обмененной влаги в процессе контакта воздуха с поверхностью воды при нормальном барометрическом давлении, определится уравнением

    , (3.6)
    где - количество тепла, переданное от воды воздуху, ккал / (м2ч); - коэффициент конвективного теплообмена, ккал / (м2ч°С); - температура воздуха,°С; - температура поверхности воды,°С; W - количество обмененной влаги, кг/(м2- ч), - коэффициент влагообмена, кг/(м2- ч); - парциальное давление водяных паров в пограничном слое воздуха у поверхности воды, мм рт.ст.; - парциальное давление водяных паров в пограничном слое воды, мм рт.ст.

    Так как парциальное давление водяных паров в воздухе является однозначной и почти линейной функцией его влагосодержания, в дальнейшем удобнее пользоваться не разностью парциальных давлений, а разностью влагосодержаний.

    Поскольку кондиционеры работают в области сравнительно низких температур (в пределах до 20°С), можно приближенно принять



    Подставив в уравнение (3.6), получим количество обмененной влаги в процессе контакта воздуха с поверхностью воды

    (3.7)
    где - влагосодержание в основной массе воздуха; - влагосодержание воздуха в пограничном слое, т. е. при температуре, равной температуре поверхности воды и при полном насыщении воздуха водяными парами;

    . (3.8)

    Количество скрытого тепла, обмененного между воздухом и водой, составит

    , (3.9)
    где r = 597,3 - 0,56tW – теплота испарения воды при tW, ккал / кг.

    В результате такого влагообмена при tW > tв будет происходить испарение воды в воздух, а при tW< tв – конденсация на поверхности воды водяного пара из воздуха.

    Полное количество тепла, переходящее от воды к воздуху при tW > t

    . (3.10)

    В тех случаях, когда tW< tв и тепло переходит от воздуха к воде, полное количество тепла

    .

    или

    . (3.11)

    Уравнение (3.11) может применяться во всех случаях, если условно считать тепловой поток от воздуха к воде положительным, а от воды к воздуху - отрицательным.

    Для процессов изоэнтальпического увлажнения воздуха американским ученым Льюисом получен вывод о постоянстве отношения между коэффициентами тепло- и влагообмена и о равенстве этого отношения массовой теплоемкости влажного воздуха, т. е.

    (3.12)

    В дальнейшем этот вывод был распространен и на другие процессы при непосредственном контакте воздуха и воды.

    Результаты исследования различных контактных аппаратов показали, что в определенных условиях соотношение (3.12) применительно к средним по поверхности контакта значениям коэффициентов тепло- и массообмена не соблюдается.

    Подставив значения r и из уравнения (3.12) в уравнение (3.11), получим

    .

    или

    , (3.13)
    где - энтальпия влажного воздуха соответственно при .

    Слагаемое по сравнению с очень незначительно (около 0,5%). Поэтому уравнение (3.13) можно представить в виде

    . (3.14)

    Уравнения (3.13) и (3.14) позволяют определить только энтальпию воздуха после его обработки, т. е. один из двух параметров, минимально необходимых для характеристики состояния воздуха. Для определения второго параметра воздуха исходим из следующего: если количество воздуха Gк с Iв и dв вступает в контакт с водяной поверхностью, имеющей температуру tW, то для данного процесса действительны уравнения
    и

    Разделив левую и правую части первого уравнения на соответствующие части второго, получим
    (3.15)

    Уравнение (3.15) в координатах I-d-диаграммы влажного воздуха определяет угловой коэффициент  прямой, проходящей через точку с параметрами Iв, dв характеризующую начальное состояние воздуха, и через точку параметрами IW, dW характеризующую состояние воздуха при температуре воды параметрами dW и относительной влажности  = 100% .

    Кроме того, из уравнения (3.15) вытекает, что в случаях непосредственного взаимодействия воздуха с водой при tW = const процесс изменения состояния воздуха изображается на I-d-диаграмме отрезком прямой, которая определяет процесс изменения состояния воздуха во время его взаимодействия с водой.

    В приведенных выводах исходят из того, что за время взаимодействия воздуха с водой энтальпия IW и влагосодержание dW являются постоянными. В реальных условиях (в оросительных камерах конди­ционеров) температура воды изменяется в пределах 3-4°С, и линия, отображающая процесс тепловлагообмена на I-d-диаграмме, будет иметь некоторую кривизну. Однако в пределах тех небольших изменений температур воды tW, с которыми приходится иметь дело в практике кондиционирования воздуха, указанными изменениями можно пренебречь.

    Лекция № 4 Процессы тепло- и влагообмена между воздухом

    и водой
    План
    4.1. Процессы обработки воздуха водой

    4.2. Фактические процессы изменения состояния воздуха при контакте с водой

    4.3. Приближенный аналитический метод расчета изменения тепло- влажностного состояния воздуха в процессе его кондиционирования
    4.1. Процессы обработки воздуха водой
    П
    Рис.III.2. Построение процессов обработки воздуха на J-d-диаграмме

    усть точки А и Б (рис.III.2.) представляют начальное и конечное состояния воздуха. Процесс изменения состояния воздуха изобразится некоторой непрерывной линией АБ, соединяющей эти точки. На рис.III.2. для примера показаны три таких процесса: 1) воздух может быть сначала подогрет (точка Б1), а затем увлажнен и доведен до конечного состояния в точке Б; 2) воздух сначала может быть увлажнен (точка Б2), а затем подогрет до конечного состояния в точке Б; 3) воздух подогревается и увлажняется одновременно (прямая АБ).

    Возможны семь характерных процессов взаимодействия воздуха с водой постоянной температуры tW, (рис.III.3). Они представлены семью лучами, лежащими в пределах криволинейного треугольника АБВ, у которого одной стороной является кривая насыщения  = 100 %, а двумя другими – касательные к этой кривой, проведенные из точки А начального состояния воздуха. Любой процесс взаимодействия воздуха с водой постоянной температуры изобразится лучом, находящимся в пределах этого треугольника, так как ни один луч, выходящий из точки А вне треугольника, не может пересечься с кривой  = 100%.

    Процесс 1 протекает при tW < tp по линии d = const; в этом случае воздух отдает тепло воде, что приводит к снижению температуры воздуха и сопровождается конденсацией влаги, находящейся в воздухе. Процесс характеризуется охлаждением и осушкой воздуха.

    Процесс 2 протекает при tW = tp по линии d = const. Происходит охлаждение воздуха без конденсации влаги (сухое охлаждение).

    Процесс 3 протекает при tp < tW< tм. Здесь тепло, отдаваемое воздухом воде, частично расходуется на испарение воды. Температура воздуха понижается, а влагосодержание его возрастает, т. е. воздух охлаждается и увлажняется.


    Рис.III.3. Изображение на J-d-диаграмме

    семи возможных процессов взаимодействия воздуха с водой постоянной температуры
    При процессах 1, 2, 3 воздух обрабатывается холодной водой с температурой ниже температуры мокрого термометра.

    Процесс 4 протекает при tW = tм по линии I = const. Воздух охлаждается до tм, энтальпия его не изменяется, так как тепло, теряемое воздухом при теплообмене с охлаждающей его водой, возвращается в воздух вместе с испарившейся влагой, а влагосодержание увеличивается (процесс изоэнтальпический).

    Процесс 5 протекает при tм < tW< tв. Температура воздуха понижается, а тепло и влагосодержание увеличиваются. Воздух будет охлаждаться и увлажняться.

    Процесс 6 протекает при tW = tв по линии t = const. В этом случае ни воздух, ни вода не изменяют своих температур. Теплообмен между водой и воздухом отсутствует, происходит только его увлажнение (процесс изотермический).

    Процесс 7 протекает при tW > tв. Происходит передача тепла от воды к воздуху. Воздух нагревается и увлажняется.

    При процессах 5, 6, 7 воздух обрабатывается теплой водой с температурой выше температуры мокрого термометра.

    При контакте воздуха с водой невозможно осуществить следующие три процесса: осушку и одновременное нагревание воздуха, нагревание воздуха без изменения влагосодержания, осушку воздуха без изменения его температуры. Все эти процессы изображаются линиями, лежащими вне треугольника АБВ и не могут быть осуществлены при непосредственном контакте воздуха с водой. Для получения процессов осушки воздуха при одновременном его нагревании применяется осушка и нагревание воздуха путем контакта его с веществом, обладающим большой абсорбционной способностью к влаге, например силикагелем. Нагревание же воздуха без изменения его влагосодержания получается при помощи поверхностных воздухонагревателей.
    4.2. Фактические процессы изменения состояния воздуха

    при контакте с водой
    Фактически процесс изменения состояния воздуха при контакте с водой в оросительном пространстве происходит на I-d-диаграмме не по прямой, а по сложной кривой. Рассмотрим случай, когда температура разбрызгиваемой воды ниже температуры точки росы поступающего в камеру воздуха, и когда потоки воздуха и воды движутся параллельно (рис.III.4.).

    В первый расчетный интервал времени малая часть орошаемого воздуха войдет в контакт с поверхностью капель и приобретет начальную температуру воды 1 и  = 100 %. Эта часть воздуха смешивается с остальной массой воздуха, имеющей параметры точки 1, и точка смеси 2 будет находится на прямой линии, соединяющей точку воздуха начального состояния 1 и точку на линии  = 100 %, соответствующую начальной температуре воды 1. В начале второго расчетного интервала в результате теплообмена с воздухом температура воды повысится до 2, а воздух будет иметь параметры точки смеси 2. За второй интервал времени часть воздуха приобретает параметры 2 и  = 100 %. Образуется новая смесь воздуха, состояние которой определяется точкой 3, а вода повысит свою температуру до 3 и т.д.

    В
    Рис.III.4. Изменение во времени состояния воздуха в точке 1 при его контакте с водой, имеющей начальную температуру 1 < tр1 (при параллельном токе)
    первом интервале времени (в начале процесса) теплообмен между водой и воздухом будет протекать интенсивно за счет явного и скрытого обмена теплом при большом перепаде температур. Если температура воды поднимается выше температуры точки росы воздуха, интенсивность теплообмена резко уменьшится: прекратится отдача скры­того тепла конденсации и по мере повышения температуры воды начнется испарение, увлажнение воздуха и передача ему тепла парообразования. Изменение температуры воды и воздуха будет происходить медленнее. Постепенно температура воды будет продолжать повышаться, энтальпии воздуха на поверхности воды и очередной смеси движущегося воздуха будут приближаться друг к другу. В конце концов вода приобретет температуру мокрого термометра текущей смеси воздуха, энтальпия которой будет равна энтальпии воздуха на поверхности контакта с водой. Начиная с этого момента процесс увлажнения воздуха будет адиабатическим: температура воздуха будет понижаться, не изменяя энтальпию, а температура воды будет оставаться неизменной и равной температуре мокрого термометра воздуха (см. рис. точки 4,5 и 6).

    Подобного рода рассуждения остаются справедливыми и для условий, когда начальная температура воды выше температуры точки росы и ниже температуры мокрого термометра воздуха. Ход такого изменения состояния воздуха показан на рис.III.5. Несколько иначе развивается процесс при температуре воды, большей температуры мокрого термометра воздуха, поступающего в камеру. Разница состоит в том, что температура воды будет понижаться и стремиться достигнуть тем­пературы мокрого термометра смеси воздуха некоторого текущего состояния. Развитие этого процесса показано на рис.III.6.

    На рис. III.7 показан пример подобного построения для противотока.

    В практических расчетах задачу упрощают и считают, что изменение состояния воздуха, как сказано выше, определяется прямой линией, соединяющей точку начального состояния воздуха и некоторую промежуточную точку состояния воды. При расчетах обычно нужно знать параметры воз-




    Рис. III.5. Изменение во времени Рис.III.6. Изменение во времени Рис.III.7. Изменение во времни

    состояния воздуха в точке 1при состояния воздуха в точке 1при состояния воздуха в точке1при

    его контакте с водой, имеющей его контакте с водой, имеющей его контакте с водой, имею

    начальную температуру tр1<1 < начальную температуру 1 < tм1 начальную температуру 1< tр1 < tм1 (при параллельном токе) (при параллельном токе) (при противотоке)
    духа после его контакта с водой и температуру воды, обеспечивающую заданное направление луча процесса. Конечные параметры воздуха определяют точкой 2 пересечения луча изменения состояния воздуха, характеризуемого начальными параметрами I1, d1 с линией и  = 90 – 95 %. Температура воды  (промежуточная, условная) оп­ределится точкой пересечения этого луча с линией  = 100 %.
    4.3. Приближенный аналитический метод расчета изменения тепло- влажностного состояния воздуха в процессе его кондиционирования
    При проектировании систем кондиционирования воздуха, а также при их испытании, регулировании и т. д. необходимо иметь возможность рассчитывать процессы изменения тепловлажностного состояния воздуха аналитически и численно. Особенно большое значение это имеет для расчета процессов и систем с помощью ЭВМ при использовании системы автоматического проектирования САПР.

    Прямое использование полных зависимостей вида d, , J, а также функции значительно усложняет расчет; применение традиционного графического метода расчета с помощью J-d-диаграммы сужает возможности, ограничивает вариантность сравнения и анализ режимов и фактически исключает использование ЭВМ и аналитических методов решения. В связи с этим возникает необходимость в приближенном методе определения состояния влажного воздуха и процессов его изменения.

    Для аналитического решения задач тепло- и влагопереноса требуются простые зависимости, описывающие состояние влажного воздуха.

    Влажный воздух можно рассматривать как смесь идеальных газов, состоящую из сухого воздуха и перегретого (ненасыщенный воздух) или насыщенного (насыщенный воздух) пара. Энтальпия влажного воздуха определяется в соответствии с массовой концентрацией пара в воздухе (влагосодержанием dв):

    , (4.1)
    где r — теплота конденсации водяного пара.

    В ограниченном для СКВ диапазоне параметров в качестве основных уравнений при приближенных аналитических расчетах могут быть использованы следующие формулы для энтальпии воздуха и ее приращения:

    (4.2)

    (4.3)

    Формулы (4.2) и (4.3) можно использовать и легко преобразовать применительно к рассмотренным выше основным процессам изменения тепловлажностного состояния воздуха при его кондиционировании.

    Изовлажностный процесс нагрева или охлаждения воздуха, протекающий по линии d = const, может быть рассчитан по приближенной формуле

    (4.4)
    где — изменение температуры воздуха, соответствующее изменению его энтальпии на .

    Процесс изоэнтальпийного увлажнения, протекающий по линииI = const, рассчитывается по уравнению

    (4.5)
    где —изменение температуры воздуха, соответствующее изменению влагосодержания на .

    Изотермический процесс, протекающий по линиям t = const, выражается зависимостью:

    (4.6)

    где — изменение энтальпии, соответствующее изменению влагосодержания на .

    Собирательный политропический процесс, связанный с произвольным направлением луча процесса = var, приближенно можно рассчитать, пользуясь формулой:

    . (4.7)

    При расчете параметров воздуха около поверхности, на которой выпадает конденсат, или при непосредственном контакте воздуха с водой над поверхностью формируется пограничный слой, заполненный насыщенным воздухом. При расчете в таких случаях необходимо знать параметры воздуха на линии = = const вблизи = 100 %. Для этого нужно описать приближенным уравнением кривую = const. Удобно и можно достаточно точно эту кривую в рабочем для кондиционирования воздуха диапазоне значений заменить ломаной линией, состоящей из нескольких отрезков прямых. Уравнения этих прямых имеют вид:

    ; (4.8) и ; (4.9)

    Иногда необходимо иметь зависимости вида:

    (4.10) и (4.11)
    где энтальпия, температура и влагосодержание, соответствующие своим значениям на заданной линии = const; А, В, С, Dчисленные коэффициенты.

    При расчете увлажнения, осушки и охлаждения воздуха нужно уметь определять параметры воздуха после его контакта с водой или температуру воды, которая обеспечит заданное направление луча процесса изменения состояния воздуха. Конечные параметры воздуха обычно условно определяют точкой пересечения луча процесса изменения состояния воздуха с линией  = 90 – 95 %, а температуру воды—точкой пересечения этого луча с линией = 100%. Параметры точек пересечения с = const можно рассчитать по приближенным аналитическим формулам. Для их получения необходимо совместно решить систему уравнений, напри­мер, в виде:

    (4.12)

    . (4.13)

    Уравнение (4.12) характеризует луч 1 изменения состояния воздуха, имеющего начальные параметры I1 и d1 , а уравнение (4.13) – отрезок прямой, аппроксимирующей соответствующую линию постоянной относительной влажности = const в определенном диапазоне температур.

    Подставляя выражение для d из уравнения (4.10) в уравнение (4.12), получим формулу для определения энтальпии I воздуха в точке пересечения луча процесса с линией = const:

    (4.14)

    Зная значение I, по аналитическим зависимостям можно определить остальные параметры точки пересечения: d по формуле (4.10), t по формуле (4.11). Следует иметь в виду, что при произвольном барометрическом давлении Pб1 численное значение 1 на линии = const J-d-диаграммы, построенной при барометрическом давлении Рб, изменяется пропорционально измене­нию барометрического давления.

    Поправочный коэффициент , который при этом должен быть учтен, например при определении энтальпии по формуле

    (4.15)

    При использовании приближенного аналитического метода для расчета тепломассообмена удобным оказывается использование условного показателя – удельной теплоемкости насыщенного воздуха сн на линии насыщения =100%. Величина сн показывает, как изменяется энтальпия насыщенного воздуха с изменением его температуры, если воздух при этом остается насыщенным. Удельную теплоемкость сн можно определить по формуле

    , (4.16)
    где св – теплоемкость влажного воздуха, обычно она очень близка к теплоемкости сухого воздуха и может приниматься равной ей.

    Производная по температуре в зависимости (4.16) может быть получена следующим образом. Зависимость d от t определим подстановкой формулы (5.8) в уравнение (5.10):

    (4.17)

    откуда (4.18)

    Для расчета по приближенному аналитическому методу любых процессов изменения тепловлажностного состояния воздуха и их произвольных сочетаний достаточно приведенных формул. Погрешность расчетов по ним (при температурах воздуха от – 40°С до +40°С и влажностях от 1 до 25 г / кг) не выходит за пределы 3 %. Результаты численных расчетов по формулам оказываются более точными, чем полученные графическим построением на J-d-диаграмме.
    1   2   3   4   5


    написать администратору сайта